DETERMINAR EXPERIMENTALMENTE LA RELACIÓN CUANTITATIVA ENTRE LA DENSIDAD DE UNA DISOLUCIÓN Y SU CONCENTRACIÓN

PROBLEMA 4.

Determinar experimentalmente la relación cuantitativa entre la densidad de una disolución y su concentración.

OBJETIVOS

Objetivo general

Determinar experimentalmente la relación cuantitativa entre la densidad de una disolución y su concentración.

Objetivos particulares

Definir y expresar las unidades de concentración.

Concentración Física PPM → partes por millón PPB → partículas por billón.

% m/m

% m/v

% v/v

Concentración Quimica: Molaridad M Molalidad m Normalidad N

Preparar disoluciones porcentuales

Describir las características de los instrumentos para medir la densidad de la materia

Manejar correctamente el picnómetro para determinar la densidad de la materia

Analizar la relación entre la densidad y concentración para las disoluciones estudiadas.

Introducción.

A lo largo de nuestra vida, hemos observado solutos y disolventes, ya sea en la calle, nuestra casa, escuela, o en cualquier otro lugar. Un ejemplo seria cuando preparamos café, un agua de limón, café con leche, etc.

Las disoluciones son mezclas homogéneas, es decir presentan dos o más componentes, que se encuentran acomodados de tal manera que solo se observa una sola fase. Las mezclas homogéneas presentan un soluto y un disolvente.

Estas mezclas tienen diferentes características, y se obtienen por la disolución de un soluto con un disolvente. El disolvente es la sustancia o compuesto que está, en la mayoría de loscasos, en mayor proporción; y el soluto es otra sustancia (en cualquiera de los estados de agregación) que se quiere o pretende disolver en el disolvente. También se puede determinar si una solución está saturada, insaturada o sobresaturada; esto puede ser por la cantidad máxima o mínima de soluto que se encuentra en el disolvente.

Las disoluciones se caracterizan por tener una fase homogénea, es decir, tiene las mismas características en todos sus puntos: el aspecto, sabor, color, etc.

Así dando un panorama de lo que son las disoluciones nos propondremos a experimentar con una sustancia y el agua destilada como disolvente la relación cuantitativa entre esta mezcla y su densidad.

La capacidad de las sustancias para formar disoluciones depende de dos factores:

a) las interacciones intermoleculares involucradas en el proceso de disolución.

b) la tendencia natural de las sustancias a dispersarse en volúmenes más grandes cuando no tienen alguna restricción

Cada una de las sustancias de una disolución se conoce como componente de esta. El soluto es el componente que se encuentra en distinto estado físico que la disolución; y el disolvente es la sustancia que está en igual estado físico que la disolución y por lo general es el que se encuentra en mayor cantidad en la mezcla.

Disolución

Una solución es una mezcla homogénea entre 2 elementos uno es el soluto en menor cantidad que es disuelto en un disolvente que es aquel que conserva su estado físico, los 2 elementos disueltos en la solución aportan sus propiedades a la mezcla creando un promedio de características.

Concentración

La concentración de una disolución es una relación entre la cantidad de soluto y de disolvente, a mayor sea la proporción de soluto, mayor será la concentración; recordemos que disolución es la mezcla homogénea entre 2 sustancias.

Densidad

La densidad es una propiedad física química de la materia, es una magnitud escalar, es referida a la cantidad de materia por unidad de volumen

D= M/V

D= (g)/(mL) ó (g)/(cm³)

¿Cómo medir la densidad?

Para hacer determinaciones precisas de la densidad de un liquido, se utiliza un pequeño recipiente llamado picnómetro, se pesa el picnómetro vacio y después con agua, obtenemos una diferencia entre las 2 masas para saber la masa del agua; el agua tiene una densidad de 1g/mL por ello dicho peso representa los mililitros (volumen) de capacidad del picnómetro, así pues podemos obtener masas del liquido que introduzcamos restando el peso del picnómetro vacio, y la densidad dividiendo esa masa entre el volumen del picnómetro.

Picnometro

El Picnómetro es un instrumento de medición cuyo volumen es conocido y permite conocer la densidad o peso específico de cualquier fluido ya sea líquido o sólido mediante gravimetría a una determinada temperatura.

El picnómetro consta de un envase generalmente en forma de huso achatado en su base o cilíndrico de volumen calibrado construido por lo general con vidrio o acero inoxidable y que dispone de un tapón provisto de un finísimo capilar, de tal manera que puede obtenerse un volumen con gran precisión. Esto permite medir la densidad de un fluido, en referencia a la de un fluido de densidad conocida como el agua (usualmente) o el mercurio (poco usado por ser tóxico).

Para los líquidos poco reológicos se utilizan picnómetros de vidrio de 10 o 25 ml. Normalmente, para la determinación de la densidad de algunos productos especiales como las pinturas, se utilizan picnómetros metálicos cilíndricos.

Para los sólidos al estado de material particulado se usa un picnómetro sin tapa, de acero inoxidable de forma cilíndrica de 25 a 50 ml que se llena hasta el tope. Para líquidos menos viscosos (<20.000 cps) se usa un picnómetro de vidrio de boca ancha usualmente de 25-30 ml de capacidad.

Para productos muy reológicos tales como pinturas, pastas, oleosos y similares, se usa un cilindro calibrado de acero inoxidable de 25-50 ml de capacidad con tapa perforada al centro.

Para sólidos y líquidos muy viscosos, el polvo o pasta se pone en el picnómetro y se compacta hasta llenar a ras, luego se pesa dando el peso de la muestra de polvo. A continuación, se completa el llenado del picnómetro con agua desionizada o destilada. El peso del líquido desplazado es registrado y así se halla la gravedad específica del sólido.

Para líquidos fluidos, el picnómetro se pesa vacío, luego lleno de agua destilada hasta el enrase para determinar su volumen a una determinada temperatura, y luego se llena del mismo modo con el líquido problema, la densidad de éste puede calcularse sencillamente. Todas las determinaciones para que sean válidas deben ser a la misma temperatura.

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